一.定義與分類
玉米加工副產物是指在玉米原料經過一系列加工處理(如,破碎、浸泡、分離、提純等)后,除得到的主要產品外,所剩余的各種具有不同性質和用途的產品。這些副產物通常包括各種固體、液體和氣體形態的物質。
1.固體副產物
·玉米餅/玉米渣:這些通常是由玉米顆粒在加工過程中破碎、篩分后得到的,可以用作飼料或生物質能源原料;
·玉米芯:玉米芯是玉米脫粒后剩下的芯部,可以作為生物質能源原料,也可加工成其他產品如木糖醇等;
·玉米胚芽粕:玉米胚芽粕是玉米胚芽提取油脂后的副產物,加工過程中除粗脂肪含量減少外,營養成分基本沒有損失,以蛋白質和纖維為主。玉米胚芽粕中粗蛋白含量占整株玉米總蛋白的29%左右,所含蛋白主要為白蛋白和球蛋白,且符合FAO/WHO推薦人類蛋白標準值。玉米胚芽蛋白的功效比值約2.3,與大豆蛋白和酪蛋白相差不到0.5。玉米胚芽蛋白中含有蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸等7種人體必需氨基酸;其賴氨酸和色氨酸含量較高,尤其是賴氨酸含量高達5.8%。玉米胚芽粕粗纖維含量是玉米中纖維含量的4倍,略高于豆粕;因此,玉米胚芽粕也是膳食纖維食品的重要原料來源,其富含的高分子多糖具有促進腸胃蠕動、預防和治療心血管疾病的功效,可用作飼料或食品原料;
·玉米蛋白粉:玉米蛋白粉是玉米經去皮、胚芽分離、纖維洗滌等步驟后蛋白部分濃縮得到的副產品,含有蛋白質、淀粉、 纖維素、α-胡蘿卜素、葉黃素等營養物質。玉米蛋白粉中蛋白質含量達60% 以上,主要由白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白組成,富含谷氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸等8種氨基酸,但賴氨酸、組氨酸、色氨酸缺乏及蛋氨酸、谷氨酸含量高導致的氨基酸不平衡,限制了其營養價值,是一種優質植物蛋白源,可用于飼料、食品或醫藥等行業;
·玉米麩質:經過脫水處理的玉米皮,含有較高的蛋白質和纖維素,是反芻動物常用的飼料原料。
·玉米酒精糟及可溶物(DDGS):DDGS是以玉米為原料,經淀粉糖化、發酵、蒸餾生產乙醇過程中產生的副產物,富含蛋白質、脂肪、維生素和有效磷等多種營養物質,其中,粗蛋白、粗脂肪、磷含量約是玉米的3 倍多。玉米發酵生產乙醇過程中,微生物對玉米中含有的植物蛋白進行利用和轉化,使DDGS中蛋白含量高于玉米且氨基酸組成更合理。因此 DDGS可作為畜禽日糧中可消化能量、氨基酸及磷的良好來源。此外,DDGS中含有維生素E、類胡蘿卜素和阿魏酸等生物活性物質,其中阿魏酸主要以結合形式存在,游離阿魏酸和阿魏酸總含量均是玉米的3倍左右,因此,DDGS的抗氧化能力高于玉米。但DDGS中的粗纖維含量較高,因此在單胃動物日糧中使用時應控制用量。
2.液體副產物
·浸泡液:在玉米加工過程中,浸泡玉米得到的液體,含有多種營養成分,如糖分、氨基酸等,可用于飼料生產或發酵工業。
·發酵液:在玉米發酵過程中產生的液體,含有乙醇、二氧化碳等成分,可用于生產酒精、飼料等。
3.氣體副產物
玉米加工過程中產生的氣體,如,二氧化碳等,可用于工業或環保領域。
二、玉米加工副產物飼用價值和應用
玉米加工副產物具有豐富的經濟價值和應用前景,例如,玉米餅和玉米渣可以用作飼料,滿足畜牧業對飼料的需求;玉米胚芽粕和玉米蛋白粉則可以作為人類和動物的食品原料或飼料原料,提供豐富的營養;浸泡液和發酵液則可以用于飼料生產、發酵工業或環保領域。
1.作為飼料原料
·玉米蛋白粉:可替代豆餅、魚粉等蛋白飼料,提高動物的產蛋率、飼料利用率和抗病力。在蛋雞飼料中添加玉米蛋白粉,可提高產蛋率約15%,并改善蛋黃和雞肉的著色度。
·DDGS:可以替代部分豆粕和玉米,用于蛋雞、肉雞、豬等動物的飼料中。適量的DDGS添加可以提高動物的產蛋率、飼料轉化率和生長性能。但需注意控制添加量,以避免粗纖維含量過高對動物生產性能的不利影響。
·玉米胚芽粕和玉米胚芽餅:含有較高的蛋白質和氨基酸,且適口性好,可用于替代部分豆粕和玉米等飼料原料。在蛋雞飼料中添加適量的玉米胚芽粕或玉米胚芽餅,可以提高產蛋率和飼料利用率。
2.作為發酵飼料原料
通過微生物發酵的方法利用玉米加工副產物進行發酵飼料研究,不僅能提高副產物的經濟價值,還能防止環境污染,開發新的飼料資源。發酵后的玉米加工副產物含有更多的有機酸、可溶性多肽等小分子物質,這些物質能提高動物對飼料的消化吸收率、增強動物的抗病能力,促進動物生長發育。
3.其他應用
玉米淀粉渣、玉米皮等副產品也可以作為動物飼料的添加劑或填充物,用于調節飼料的營養成分和物理性質。
三、玉米加工副產物利用過程中存在的問題
玉米加工副產物存在的問題涉及多個方面,以下是對這些問題的詳細歸納:
1.質量問題
?。?)毒素問題
·玉米加工副產物中可能含有較高的毒素含量,如霉菌毒素等。這些毒素會對動物健康造成嚴重影響,包括抑制免疫力、導致胚胎死亡、損傷肝臟功能等。·毒素問題不僅影響副產物的直接使用價值,還可能對動物健康和食品安全構成潛在威脅。
?。?)營養成分不均衡
·玉米加工副產物中的營養成分可能不均衡,例如蛋白質氨基酸組成不平衡,缺少賴氨酸和色氨酸等必需氨基酸。·這種不均衡的營養成分可能影響動物對副產物的消化吸收和利用效率。
2.利用問題
(1)利用率低
·玉米加工副產物中的某些成分,如醇溶蛋白等,由于其特殊的化學性質,可能導致消化吸收率低。·這不僅降低了副產物的營養價值,還可能增加動物的消化負擔。
?。?)加工技術限制
·玉米深加工對應生產的品種較少,深加工結構不合理,這限制了副產物的多樣化和高值化利用。同時,一些加工技術可能還無法充分提取和利用副產物中的有效成分,導致資源浪費。
3.市場問題
?。?)市場需求不足
·由于對玉米加工副產物的認識和了解不足,市場需求可能相對有限。·這可能導致副產物積壓、銷售困難等問題,影響加工企業的經濟效益。
?。?)價格波動大
·玉米加工副產物的市場價格可能受到多種因素的影響,如原料價格、加工成本、市場需求等。·價格波動大可能導致加工企業面臨經營風險,影響副產物的穩定供應和利用。
4.環保問題
?。?)環境污染
·在玉米加工過程中,可能會產生廢水、廢氣等污染物,對環境造成不良影響。·如果處理不當,這些污染物還可能對土壤、水源等生態系統造成長期危害。
(2)資源消耗
·玉米加工副產物的產生和利用過程中,可能會消耗大量的能源和水資源。·這不僅增加了加工企業的運營成本,還可能對生態環境造成壓力。
四、玉米加工副產物提質增效的加工方法
玉米副產物的預處理加工方式包括:物理、化學、生物方法。與物理和化學處理相比,生物處理作用效果更綠色、安全,可利用微生物的生長代謝產生增殖產物菌體蛋白,提升玉米副產物飼用價值,在飼料原料中應用更廣泛。
1.物理加工
物理加工包括高壓、研磨、過濾、擠壓、膨化、爆破等方式,主要通過機械及活化效應改變營養物質的次級結構,在不同程度外力作用下玉米副產物中的蛋白、纖維分子結構被打破,變得松散或發生重新排列,營養物質的功能性質隨之發生改變。
2.化學處理
化學方法是指使用酸、堿或有機試劑非特異性破壞 原料中纖維或蛋白的結構。酸處理能夠破壞纖維結構分子間的糖苷鍵,使原料中營養物質成分及含量發生變化。
3.生物處理
生物方法是使用益生菌發酵、酶制劑降解、菌酶協同等技術手段處理玉米副產物;通過添加酶制劑直接作用于玉米副產物中纖維素或蛋白結構或根據需求選用產特定酶系的發酵菌株降解玉米副產物中的大分子營養物質,降低抗營養因子,提高營養物質利用率。
生物處理也是提高原料飼用安全性的一種新型脫毒方式。添加非淀粉多糖酶制劑或利用益生菌代謝產生的纖維素、半纖維素酶,可改變玉米副產物中的纖維素組分及不同層次中纖維素的空間結構,水解玉米副產物中纖維物質為低聚糖,降解抗營養因子為功能性營養成分,從而提高玉米副產物在單胃動物中的消化利用率。特定微生物具有可吸附毒素的特殊細胞壁結構或可分泌改變毒素分子結構的酶,能夠在處理玉米副產物過程中減弱、去除殘留的毒性。
此外,生物發酵過程中微生物能夠利用玉米副產物中的氮源、碳源和纖維降解產生的糖類合成營養豐富的微生物菌體蛋白,其蛋白質含量高,氨基酸平衡,消化率可高達85%~90%。菌體蛋白能夠提高動物生產性能,調節腸道菌群,改善消化道內環境,提高免疫力。

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